本发明专利技术涉及用于控制空气对封闭空间的进入的加热方法和系统。一种用于加热其中具有封闭空间的容器且控制空气经由间隙而对封闭空间的进入的方法。该方法包括提供用于具有封闭空间的容器的盖结构，盖结构具有安装在其中的燃烧器组件。燃烧器构造成提供预定的火焰直径。容器和盖结构配合成使得在容器和盖结构之间形成间隙。燃料和氧化剂在这样的状况下从燃烧器组件中排出，即，提供预定的火焰直径，并赋予足够大的火焰速度，从而产生从封闭空间经由间隙而向外的气流，并控制空气的进入。
【技术实现步骤摘要】
本公开大体涉及用于在封闭空间中进行加热的方法和系统。具体地说，本公开涉及用于预热浇包的方法和系统，浇包具有供熔化金属使用的封闭空间。
技术介绍
在金属工业中，内衬耐火材料的浇包通常用于在进一步处理之前运输或储存熔化金属。浇包在使用之前被加热(这通常被称为浇包预热)，从而最大限度地减小熔化产物的冷却。浇包通常被燃烧系统加热，借此燃料被燃烧，从而在浇包的空腔中产生燃烧热。在实际操作中，浇包的唇缘通常由于使用而覆盖了固化的大块金属以及其它类型的渣料，这在浇包的盖和浇包缘边之间形成了不可避免的间隙。间隙可能是相当大的，其中在围绕浇包唇缘的某些位置处，间隙可能扩大高达几英寸或更大。虽然通常的做法是使用这个间隙作为燃烧产物的排气口，但是当间隙变得太大时，可能发生通过间隙进入浇包空腔中的空气混入。较冷的混入的环境空气降低了加热系统的能量效率。特别在使用高温方法，例如 氧-燃料燃烧时，这还增加了 NOx的产生。当间隙竖直定向时，这种冷空气的混入由于上浮(buoyancy)效应而变成更大的问题。某些现有技术专利已经试图通过密封容器以减少通过间隙的空气渗透而克服能量损失和NOx的产生。然而，在实践中，这些密封方法难以实现和维持，因为覆盖浇包唇缘的固化的大块金属以及其它类型的渣料破坏了密封，并且/或者对浇包加热装置上的密封表面造成了损害。在美国专利申请1，057，905、4，223，873、4，229,211 (其是 4，223，873 的部分延续)、4，386，907,4, 364，729和5，540，752中声明了浇包缘边或浇包加热炉的各种密封方法，这些申请均通过引用而以其整体结合在本文中。在实践中，这些密封方法受到难以实现的缺点的困扰，因为浇包的唇缘通常覆盖了固化的大块金属和其它类型的渣料，这破坏了密封，并且/或者对浇包加热装置上的密封表面造成损害。从历史上看，空气-燃料燃烧是用于几乎所有工业加热工艺中的传统技术。总地说来，在空气-燃料燃烧中由于同氧-燃料燃烧相比大得多的烟道气体积而较容易保持正压力并最大限度地减小空气泄漏。然而，在没有热回收方法的条件下，空气-燃料燃烧通常是效率低下的。为了提高能量效率，在各种熔化炉中已经广泛采用回热式或再生式空气-燃料燃烧。美国专利 No. 1,057,905、No. 4，223，873、No. 4，229，211、No. 4，386，907、No. 4，364，729、No. 4，359，209、No. 4，718，643、韩国专利 KR2000004271A 和比利时专利BE901913A公开了用于浇包预热的回热式或再生式空气-燃料燃烧系统，这些专利均通过引用而以其整体结合在本文中。然而，这些回热式或再生式空气-燃料燃烧系统是复杂的，昂贵的，并且通常需要频繁的维修。美国专利No. I, 057，905引入了一种用于通过利用空气燃料燃烧而干燥和加热浇包的装置。为了密封浇包缘边和预热燃烧空气，在美国专利1，057，905中所公开的方法使浇包倒转，并将浇包放置在炉上方。这样做防止了烟道气逃逸，并且不会从浇包的缘边混入环境空气。美国专利1，057，905的缺点包括如下几点(1)浇包必须倒转，这对于大型炼钢厂浇包是不可接受的情况；(2)在实际操作中，难以保持浇包的缘边清洁，或者使固化的金属和渣料沿着缘边均匀分布。这些限制使得在浇包的粗糙缘边与炉对接时难以确保密封连接。美国专利No. 4，223，873公开了一种回热式空气-燃料火焰浇包加热方法和装置。为了防止在浇包内部和外部大气之间的过大泄漏，在浇包的缘边和热交换器系统及燃烧器系统的外壳的开口之间增加了包括陶瓷纤维充填材料的圆形密封件。这种方法利用额外的材料，并且不会防止材料沿着浇包唇缘的累积，从而限制了在密封浇包中的使用。美国专利No. 4，229，211公开了一种通过直接的空气-燃料火焰而加热的浇包。密封件应用于浇包的缘边，并且引导空气通过热交换器且到达浇包，使燃料与空气混合并燃烧混合物，并将火焰引导至浇包室中，并且将燃烧气体从浇包室排出而返回通过热交换器。应用于浇包缘边的密封件包括安装在公共平面中的耐火纤维模块网格。各个模块包括由耐火纤维网按照风琴折叠布置而形成的长方形块，并且模块按照暴露其折叠边缘的模式进行安装，其中各个模块的褶皱相对于邻近模块的褶皱成直角延伸。美国专利No. 4，229，211的方法具有的缺点在于，其不能恰当地在许多没有清洁浇包缘边以除去固化的金属和渣料的 情况下利用，并且由于与粗糙的浇包缘边的对接而对加热器的密封组件的可压缩衬里造成的损害，必须对加热壁频繁地更换衬里。美国专利No. 4，386，907公开了一种用于预加热带有塞杆开口的浇包的密封方法。专利4，386，907的方法具有的缺点在于，需要额外用于密封的材料和结构，并且不能防止材料沿着浇包唇缘的累积，从而限制了在密封浇包中的使用。美国专利No. 4，364，729公开了一种带有空气密封和隔热罩的浇包加热系统。浇包被直接火焰所加热，这通过将盖应用于浇包缘边，并将空气流经由热交换器和盖引导至浇包，使燃料与空气混合并燃烧混合物，并将火焰引导至浇包室中，并且将燃烧空气从浇包室经由盖和热交换器排出来实现。隔热罩安装在盖附近，并且定制尺寸和形状以伸缩式地接纳浇包缘边，并且空气环在隔热罩和浇包缘边之间移动至空气收集环上。空气环阻塞气体经由浇包缘边和盖之间的任何开口而逃离浇包内部，隔热罩阻塞了来自任何这种开口的热辐射。专利4，364，729具有的缺点在于，该工艺需要空气罩以防止气体逃离，但不防止空气进入浇包。美国专利No. 5，540，752公开了一种用于从废料和废物中回收熔化的相干形式的非铁金属的工艺和装置。废料和废物通过可密封的旋转炉而被引入。炉的密封方法被描述为消除环境空气泄漏至旋转炉中。5，540, 752公开了一种密封结构，其不会防止材料累积在烧包的唇缘上，从而限制了在密封烧包中的使用。美国专利No. 2，294，168公开了一种特殊型号的气体燃烧器，其被设计用于加热圆形横截面的容器的(尤其诸如热金属浇包的容器的)内表面，该专利通过引用而以其整体结合在本文中。所述气体燃烧器包括延伸到容器中的空气导管和在导管中的气体供给管。所述燃烧器的顶端包括文丘里型开口，以便围绕空气导管向上引导热的燃烧产物，从而预热经由空气导管提供的空气。燃烧器顶端的文丘里型开口形式在容器中产生了压力差，用于使热的燃烧产物抵靠着正在加热的容器壁均匀地旋流。专利2，294，168具有的缺点在于，燃烧器结构延伸到容器中，对于构件产生较大的暴露，并从而增加了燃烧器的维护成本和/或材料成本。美国专利No. 4，359，209公开了一种浇包预热装置和方法，其利用了回热，但其完全消除了在浇包缘边和浇包盖之间产生任何密封的需要。所述浇包预热方法包括外壳，其限定了用于从浇包接收燃烧产物的开口。开口的尺寸经过定制，从而围绕浇包形成了稀释空气空间，这允许环境空气在其附近被吸入，并与燃烧产物相混合。专利4，359，209具有的缺点在于，将环境空气吸入完全包围或部分包围浇包的燃烧区域中。借助空气空间的密封方法是防止燃烧产物排出至周围环境中；然而，环境空气可能被吸入到浇包中，并降低了火焰温度，且潜本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于加热其中具有封闭空间的容器且控制空气经由间隙而对所述封闭空间的进入的方法，所述方法包括：为具有所述封闭空间的所述容器提供盖结构，所述盖结构具有安装在其中的燃烧器组件，将所述燃烧器组件构造成提供预定的火焰直径；使所述容器和所述盖结构配合成使得在所述容器和所述盖结构之间形成所述间隙；以及在这样的状况下将燃料和氧化剂从所述燃烧器组件中排出且燃烧所述燃料和所述氧化剂，即，提供所述预定的火焰直径，并赋予足够大的火焰速度，从而产生从所述封闭空间经由所述间隙而向外的气流，并控制空气的进入。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王晶红，何筱毅，曹进，A·G·斯莱夫科夫，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：
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